BR102019016039A2 - Dispositivo de detecção agrícola e processo de detecção para detecção de objetos agrícolas - Google Patents

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Abstract

dispositivo de detecção agrícola e processo de detecção para detecção de objetos agrícolas dispositivo de detecção agrícola, compreendendo uma unidade de sensor, uma unidade de avaliação e uma unidade de controle, sendo que a unidade de sensor compreende um primeiro sensor com uma primeira característica direcional e o primeiro sensor está desenhado para enviar um primeiro sinal emitido e receber um primeiro sinal de reflexão, sendo que, em uma primeira forma de realização, o primeiro sensor apresenta uma segunda característica direcional e envia um segundo sinal de sensor com uma segunda característica direcional e recebe um segundo sinal de reflexão ou, em uma segunda forma de realização, a unidade de sensor, compreende um segundo sensor com uma segunda característica direcional disposto adjacente ao primeiro sensor, para o envio do segundo sinal emitido e para recepção do segundo sinal de reflexão, sendo que a primeira característica direcional apresenta uma largura menor do que a segunda característica direcional e a unidade de controle está instalada para comutar entre a primeira característica direcional e a segunda característica direcional, e a unidade de avaliação está desenhada para determinar pelo menos a estrutura de plantas e um valor de altura, a partir do primeiro sinal de reflexão e a partir do segundo sinal de reflexão.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para DISPOSITIVO DE DETECÇÃO AGRÍCOLA E PROCESSO DE DETECÇÃO PARA DETECÇÃO DE OBJETOS AGRÍCOLAS.
[0001] A invenção refere-se um dispositivo de detecção agrícola e a um processo de detecção para detecção de objetos agrícolas.
[0002] Do documento EP 2679085 A1 é conhecido um processo para detecção de bocais de pulverização de um pulverizador de safras para as plantas a serem pulverizadas, sendo que erros de medição ou valores de medição errados são compensados, determinando-se uma altura média de planta com o auxílio de valores de medição existentes e, por meio da altura média de planta, calculando-se um valor de medição virtual ou um valor resultante.
[0003] Neste pano de fundo o objetivo da invenção consiste em prover um dispositivo que aperfeiçoe o estão da técnica.
[0004] O objetivo é alcançado através de um dispositivo de detecção agrícola com as características da reivindicação 1, bem como através de um processo de detecção com as características da reivindicação 7. Configurações vantajosas da invenção são objeto de reivindicações dependentes.
[0005] De acordo com um primeiro objeto da invenção, é provido um dispositivo de detecção agrícola para detecção de objetos agrícolas, o qual compreende uma unidade de sensor, uma unidade de avaliação e uma unidade de controle.
[0006] A unidade de sensor compreende um primeiro sensor com uma primeira característica direcional.
[0007] O primeiro sensor está desenhado para enviar um sinal emitido e receber um primeiro sinal de reflexão.
[0008] Em uma primeira forma de realização o primeiro sensor apresenta uma segunda característica direcional e envia um segundo sinal emitido com a segunda característica direcional e recebe um se
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2/11 gundo sinal de reflexão.
[0009] Em uma segunda forma de realização a unidade de sensor compreende um segundo sensor disposto adjacente ao primeiro sensor com uma segunda característica para envio do segundo sinal emitido e para recepção do segundo sinal de reflexão.
[0010] A primeira característica direcional apresenta uma largura menor do que a segunda característica direcional.
[0011] A unidade de controle está instalada para comutar entre a primeira característica direcional e a segunda característica direcional.
[0012] A unidade de avaliação está desenhada para determinar a estrutura de plantas e a altura de plantas a partir do primeiro sinal de reflexão e do segundo sinal de reflexão.
[0013] A invenção refere-se ainda a processos para determinação de objetos agrícolas, sendo que estão previstas uma unidade de sensor com um primeiro sensor e uma unidade de avaliação e uma unidade de controle.
[0014] O primeiro sensor está em ligação de efeito com a unidade de avaliação e a unidade de controle.
[0015] Por meio do primeiro sensor com uma primeira característica direcional, um primeiro sinal emitido é enviado e em seguida um respectivo segundo sinal de reflexão é recebido em intervalos de tempo.
[0016] Por meio do primeiro sensor com uma segunda característica direcional ou por meio de um segundo sensor com uma segunda característica direcional, disposto adjacente ao primeiro sensor, um segundo sinal emitido é enviado e em seguida um respectivo segundo sinal de reflexão é recebido em intervalos de tempo.
[0017] A primeira característica direcional apresenta uma largura menor do que a segunda característica direcional.
[0018] A partir do primeiro sinal de reflexão e do segundo sinal de
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3/11 reflexão são determinados um valor de altura e uma estrutura da planta por meio da unidade de avaliação.
[0019] Por meio da unidade de controle faz-se comutação entre a primeira característica direcional e a segunda característica direcional. Entende-se que a comutação entre a primeira característica direcional e a segunda característica direcional ocorre preferivelmente de modo alternado.
[0020] Uma vantagem é que, por meio da comutação da primeira característica direcional, a estrutura das plantas e o distanciamento entre as plantas podem ser determinados com rapidez e segurança. Especialmente quando da aplicação de substâncias ativas sobre as plantas isso é vantajoso para dosar a quantidade de substância ativa durante aplicação.
[0021] Preferivelmente, o dispositivo de detecção agrícola é disposto em aparelhos agrícolas, por exemplo, em um pulverizador de safras.
[0022] Um pulverizador de safras é um aparelho agrícola que pode distribuir uniformemente agrotóxicos ou adubo líquido sobre superfícies úteis agrícolas.
[0023] No caso de pulverizadores de safras o caldo de pulverização é posto sob pressão através de uma bomba de líquido montada a jusante do recipiente de reserva e depois distribuído por meio de bocais de pulverização. Os bocais de pulverização estão dispostos tipicamente ao longo de uma haste transversalmente à direção de movimento.
[0024] O dispositivo de detecção de acordo com a invenção ou o processo de detecção correspondente estão desenhados para determinar um valor de altura. O valor de altura compreende especialmente o distanciamento da unidade de sensor em relação ao chão ou a uma planta ou partes de uma planta.
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4/11 [0025] O dispositivo de detecção de acordo com a invenção ou pelo menos a unidade de sensor do dispositivo de detecção está disposta, por exemplo, na haste do pulverizador de safras adjacente aos bocais, de modo que ela é movimentada com o pulverizador de safra e apresenta o mesmo distanciamento em relação às plantas ou ao chão. [0026] Entende-se que o dispositivo de regulagem de distanciamento determina um distanciamento em relação ao objeto, por exemplo, a superfície a ser tratada ou a uma superfície estruturada, a saber: as plantas em um campo, por meio do tempo de propagação de um sinal emitido e refletido no objeto ou em uma superfície do objeto. Ou seja, mede-se o tempo entre o envio de um sinal emitido, por exemplo, de um pulso ultrassônico, e a recepção seguinte do sinal emitido refletido em superfícies, o qual aqui é designado como sinal de reflexão.
[0027] Especialmente distanciamentos são detectados por meio de duas características diretrizes distintas. A característica direcional de um sensor descreve a dependência de ângulo da intensidade dos sinais recebidos ou enviados.
[0028] No caso de sensores de som, por exemplo, conversores de ultrassom, fala-se tipicamente de um lóbulo sônico. Para sensores de radar fala-se usualmente de um campo de detecção.
[0029] Características diretrizes distintas podem ser realizadas de maneira correspondente através de sensores do mesmo tipo, mas de configuração ou operação diferente ou também através de distintos tipos de sensor, ou seja, sensores com distintos princípios de efeito físicos.
[0030] A combinação de uma característica direcional estreita e uma larga possibilita determinar o distanciamento ainda com segurança mesmo no caso de pequenas densidades de plantas. Além disso, a combinação possibilita também a detecção de distanciamentos horizontais entre plantas individuais, bem como a detecção simultanea
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5/11 mente segura a ponta da planta, por um lado, e do chão, por outro lado.
[0031] Assim, adicionalmente a altura das plantas e a densidade das plantas podem ser determinadas e daí a massa de plantas. Assim a quantidade de aplicação de fertilizantes pode ser especialmente adaptada à necessidade real das plantas e pode-se estimar o rendimento da safra a esperar, e reduzir custos. Além disso pode-se reduzir danos ecológicos.
[0032] Entende-se que a combinação dos resultados de medição baseia-se em que estes são detectados, tanto quanto possível, no mesmo local ou pelo mesmo local, razão pela qual a primeira e a segunda unidade de sensor estão dispostas adjacentes uma à outra. Preferivelmente o distanciamento entre os sensores é tão pequeno quanto possível.
[0033] O distanciamento do centro de uma fonte de sinal emitido do primeiro sensor em relação ao centro de uma fonte de sinal emitido do segundo sensor é preferivelmente de, no máximo, 10 cm ou no máximo 5 cm ou no máximo 1 cm.
[0034] De acordo com uma primeira forma de realização, o primeiro sensor é um sensor ultrassônico. A primeira característica direcional é preferivelmente um lóbulo sônico e o lóbulo sônico apresenta uma largura entre 80 cm e 120 cm em um distanciamento de 1m em relação ao primeiro sensor.
[0035] O segundo lóbulo sônico é realizado preferivelmente por meio de um segundo sensor ou alternativamente por meio do primeiro sensor, sendo que o primeiro sensor está configurado para isto, de modo especialmente preferido, como conversor ultrassônico com característica direcional alterável.
[0036] Em uma forma de realização alternativa o segundo sensor é um sensor de radar com um campo de detecção como segunda ca
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6/11 racterística direcional, sendo que o campo de detecção, em um distanciamento de 1m em relação ao sensor de radar, apresenta uma largura entre 80 cm e 2m.
[0037] Em outra forma de realização do processo de detecção o segundo sinal emitido é enviado por meio de um segundo sensor, sendo que um primeiro e um segundo respectivos sinais de emissão são enviados simultaneamente ou pelo menos substancialmente ao mesmo tempo.
[0038] Em uma forma de realização alternativa os primeiros sinais emitidos e os segundos sinais emitidos são enviados de modo alternado. Entende-se que os segundos sinais, neste caso, podem ser gerados e recebidos pelo primeiro sensor com característica direcional variável ou pelo segundo sensor.
[0039] De acordo com um aperfeiçoamento os primeiros sinais são grades por meio de um primeiro conversor ultrassônico.
[0040] Os segundos sinais, de acordo com uma segunda forma de realização alternativa, são gerados são gerados por meio de um segundo conversor ultrassônico ou por meio de um sensor de radar.
[0041] De acordo com outra forma de realização um flanco ascendente é determinado nos sinais de reflexão por meio de um valor limite de subida.
[0042] Em outra forma de realização um valor de altura é determinado nos sinais de reflexão por meio de um valor limite de altura. As comparações de valores limites são realizadas de modo especialmente preferido por meio de filtros de valor limite digitais.
[0043] Entende-se que uma reflexão do sinal emitido em uma superfície provoca um pico ou diversas reflexões a partir de diferentes planos de reflexão da planta até o chão ou vários picos no sinal de reflexão.
[0044] Os picos individuais podem se tornar conhecidos tanto com
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7/11 o auxílio de subidas, isto é, do flanco ascendente ou de um aumento de subida do sinal, quanto nos valores de sinal especialmente elevados na faixa de pico-ponta.
[0045] De acordo com um aperfeiçoamento um valor de altura é determinado após ultrapassagem de um valor limite de subida e de um valor limite de altura. Por meio do valor limite de subida determina-se o começo de um flanco ascendente.
[0046] Uma ultrapassagem seguinte do valor limite de subida significa o fim do flanco. Se a altura do flanco ultrapassa adicionalmente um valor limite de altura, então o flanco é avaliado como reflexão. Como começo da reflexão, por exemplo, é avaliado o momento da subida de flanco, isto é, o momento de ultrapassagem do valor limite de subida.
[0047] A combinação dos dois filtros de valor limite possibilita uma avaliação especialmente segura dos sinais de reflexão. Especialmente planos de reflexão individuais de uma plana são detectáveis com mais precisão.
[0048] Em outro aperfeiçoamento os valores de altura são determinados por meio de um processo de valor limite dinâmico.
[0049] Preferivelmente, a unidade de avaliação compreende filtros digitais correspondentes em forma de componentes lógicos ou em forma de um processador de sinais com um programa para conversão de um ou de várias consultas.
[0050] Em outra forma de realização a unidade de avaliação está desenhada para regular a altura do aparelho agrícola a partir do valor de altura. O valor de altura compreende então, no aparelho agrícola, um distanciamento da haste ou dos bocais de pulverização em relação a uma superfície a ser tratada, por exemplo, o chão e/ou plantas ou pontas de plantas. Um distanciamento uniforme entre os bocais de pulverização e as plantas a serem tratadas possibilita um tratamento
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8/11 seguro e que poupa recursos.
[0051] Por meio do valor de altura é possível adaptar, isto é, regular, durante a operação, especialmente o distanciamento dos bocais tão rapidamente quanto possível a uma mudança da altura de planta. [0052] A invenção é esclarecida mais detalhadamente, a seguir, com referência aos desenhos. Nesse caso partes da mesma natureza são designadas com números de referência idênticos. As formas de realização representadas estão bastante esquematizadas, isto é, os distanciamentos e as extensões laterais e as verticais não estão em escala e também não apresentam, desde que não especificado de outra maneira, relações geométricas deriváveis entre si. São mostrados: [0053] Figura 1 - uma vista lateral de uma primeira disposição de acordo com a invenção de um dispositivo de detecção de acordo com a invenção em um pulverizador de safras, [0054] Figura 2 - uma vista posterior do pulverizador de safras da figura 1, [0055] Figura 3 uma vista de uma primeira forma de realização de acordo com a invenção de um dispositivo de detecção, [0056] Figura 4 - uma vista de um primeiro sinal de reflexão, [0057] Figura 5 - uma vista de lóbulos sônicos de um sensor ultrassônico para distintas potências de emissão e [0058] Figura 6 - uma vista de lóbulos sônicos de distintos sensores ultrassônicos.
[0059] As ilustrações das figuras 1 e 2 mostram um trator 10 com um pulverizador de safras 12 em uma vista lateral ou uma vista posterior. O pulverizador de safra 12 compreende um tanque 14 para um caldo de pulverização e uma barra de pulverização 16. Ao longo da barra de pulverização 16, estão dispostos bocais de pulverização 18.
[0060] A barra de pulverização 16 do pulverizador de safras 12, em uma forma de realização, está fixada na altura e, em uma forma de
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9/11 realização alternativa, é móvel na direção vertical.
[0061] Para determinar o distanciamento dos bocais de pulverização 18 em relação ao chão e/ou às plantas ou a distintos planos de plantas, bem como o tamanho das plantas e a densidade de crescimento de planta, pelo menos uma parte de um dispositivo de detecção 100 de acordo com a invenção está disposto na barra de pulverização 16 adjacente a pelo menos um bocal de pulverização 18.
[0062] Na ilustração da figura 3 está representada uma primeira forma de realização de um dispositivo de detecção 100 de acordo com a invenção. A seguir são esclarecidas apenas as diferenças em relação à ilustração da figura 1.
[0063] O dispositivo de detecção 100 apresenta uma unidade de sensor 20, uma unidade de avaliação 22 e uma unidade de controle 24. A unidade de sensor 20 compreende um primeiro sensor 26 e um segundo sensor 28 disposto em um distanciamento A1 em relação ao primeiro sensor 28.
[0064] O primeiro sensor 26 e o segundo sensor 28 distinguem-se em relação à sua característica direcional. O primeiro sensor apresenta a primeira característica direcional e o segundo sensor apresenta a segunda característica direcional, sendo que a (primeira) característica direcional apresenta uma largura mais estreita do que a segunda característica direcional.
[0065] Se os dois sensores 26 e 28 funcionam alternadamente, então em um primeiro momento t1 o primeiro sensor 26 envia um primeiro sinal emitido S1. O sinal emitido S1 é refletido nos diferentes planos de uma plana 30 que se encontra embaixo, por exemplo, da ponta de planta e/ou uma ou várias folhas da planta, e/ou de um chão que fica embaixo. As reflexões são recebidas como primeiro sinal de reflexão R1 pelo primeiro sensor 26 e transmitidas à unidade de avaliação 22.
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10/11 [0066] Em seguida, em um segundo momento t2 = t1+Dt, o segundo sensor 28 envia um segundo sinal emitido 28 e detecta as reflexões como um segundo sinal de reflexãoR2, o qual igualmente é transmitido à unidade de avaliação 22.
[0067] Por meio da unidade de avaliação 22, a seguir, com o auxílio dos sinais de reflexão R1 e R2, são determinados o distanciamento A1 da ponta em relação à unidade de sensor 20, o distanciamento A2 do chão e o distanciamento A3 de planos de reflexão intermediários, por exemplo, folhas.
[0068] Além disso, com o auxílio dos sinais de reflexão R1 e R2 é determinado um distanciamento horizontal D1 entre plantas adjacentes. [0069] Com o auxílio dos distanciamentos determinados os distanciamentos dos bocais de pulverização em relação às plantas são ajustados por meio da unidade de controle 24. Além disso, os distanciamentos determinados possibilitam adaptar a quantidade de fertilizante a ser fornecida à altura da planta e/ou às densidades de plantas.
[0070] Se o dispositivo de detecção for movimentado acima de um campo inteiro e detecta os distanciamentos A1, A2, A3 bem como os distanciamentos horizontais D1, então é possível, além disso, determinar tanto uma altura de planta média quanto uma densidade de planta média para todo o campo, pelo que se pode estimar um rendimento esperado.
[0071] Na ilustração da figura 4 está mostrado um exemplo de um sinal de reflexão R1 através do tempo t. cada reflexão, isto é, cada plano de reflexão gera um pico no sinal de reflexão.
[0072] No caso ideal é gerado um primeiro pico através da ponta de planta de plantas e um último pico através do chão e eventualmente outros picos intermediários através de outros planos de reflexão das plantas, isto é, por exemplo, folhas.
[0073] Os picos, isto é, as reflexões individuais, podem se misturar
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11/11 ou diversas reflexões ou também dispersão podem sobrepor-se.
[0074] Os picos são determinados por meio de consultas de valor limite ou por meio de um ou de vários filtros de valor limite. Para detectar com mais precisão os planos de reflexão individuais de uma planta, é vantajoso realizar uma consulta combinada de um valor limite de subida e de um valor limite de altura ou aplicar filtros correspondentes, por exemplo, filtros digitais.
[0075] Na ilustração da figura 5 estão representados lóbulos 40, 42, 44 de um sensor ultrassônico com potência de emissão variável para três distintas potências de emissão.
[0076] Os lóbulos sônicos 40, 42, e 44 e, com isso, as características diretrizes para as distintas potências de emissão apresentam respectivas larguras diferentes B1, B2 ou B3. Isto possibilita realizar as duas características diretrizes diferentes de acordo com a invenção com o primeiro sensor e sem um segundo sensor.
[0077] Alternativamente é possível empregar dois sensores distintos, por exemplo, dois sensores ultrassônicos distintos, os quais se distinguem um do outro pelo menos em relação à característica direcional. Na ilustração da figura 6 estão representados os lóbulos sônicos de quatro diferentes sensores ultrassônicos, todos os quais se distinguem nitidamente, especialmente em relação à sua largura.

Claims (14)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Dispositivo de detecção agrícola, compreendendo uma unidade de sensor, uma unidade de avaliação e uma unidade de controle, sendo que:
    - a unidade de sensor compreende um primeiro sensor com uma primeira característica direcional,
    - o primeiro sensor está desenhado para enviar um primeiro sinal emitido e receber um primeiro sinal refletido, caracterizado pelo fato de que:
    em uma primeira forma de realização o primeiro sensor apresenta uma segunda característica direcional e envia um segundo sinal de sensor com a segunda característica direcional e recebe um segundo sinal de reflexão ou, em uma segunda forma de realização, a unidade de sensor compreende um segundo sensor disposto adjacente ao primeiro sensor, com uma segunda característica direcional, para envio do segundo sinal emitido e para recepção do segundo sinal de reflexão, sendo que a primeira característica direcional apresenta uma largura menor do que a segunda característica direcional e a unidade de controle está instalada para comutar entre a primeira característica direcional e a segunda característica direcional, e a unidade de avaliação está desenhada para determinar pelo menos a estrutura de plantas e um valor de altura a partir do primeiro sinal de reflexão e a partir do segundo sinal de reflexão.
  2. 2. Dispositivo de detecção agrícola de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro sensor é um sensor ultrassônico.
  3. 3. Dispositivo de detecção agrícola de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a primeira característica direcional é um lóbulo sônico e o lóbulo sônico, em um distanciamento de 1m em relação ao primeiro sensor, apresenta uma largura entre 30
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    2/4 cm e 70 cm.
  4. 4. Dispositivo de detecção agrícola de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a segunda característica direcional é um lóbulo sônico e o lóbulo sônico, em um distanciamento de 1m em relação ao primeiro sensor, apresente uma largura entre 80 cm e 120 cm.
  5. 5. Dispositivo de detecção agrícola de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o segundo sensor é um sensor de radar com um campo de detecção como segunda característica direcional, sendo que o campo de detecção, em um distanciamento de 1m em relação ao sensor de radar, apresenta uma largura entre 80 cm e 2 m.
  6. 6. Dispositivo de detecção agrícola de acordo com uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o primeiro sensor está configurado como conversor ultrassônico com uma característica direcional alterável.
  7. 7. Processo de detecção para determinação de objetos agrícolas, sendo que:
    - está prevista uma unidade de sensor com um primeiro sensor e uma unidade de avaliação e uma unidade de controle, e o primeiro sensor está em ligação de efeito com a unidade de avaliação e a unidade de controle,
    - por meio do primeiro sensor com uma primeira característica direcional, em intervalos de tempo, um respectivo primeiro sinal emitido é enviado e, em seguida, um respectivo primeiro sinal de reflexão é recebido, caracterizado pelo fato de que:
    por meio do primeiro sensor com uma segunda característica direcional ou por meio de um segundo sensor disposto adjacente ao primeiro sensor, com uma segunda característica direcional, em intervalos de tempo, um respectivo segundo sinal emitido é enviado e,
    Petição 870190074247, de 02/08/2019, pág. 42/46
    3/4 em seguida, um respectivo segundo sinal de reflexão é recebido, sendo que
    - a primeira característica direcional apresenta uma largura menor do que a segunda característica direcional e
    - a partir do primeiro sinal de reflexão e do segundo sinal de reflexão um valor de altura e uma estrutura de uma planta são determinados.
  8. 8. Processo de detecção de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o segundo sinal emitido é enviado por meio do segundo sensor, sendo que um respectivo primeiro e um respectivo segundo sinal são enviados simultaneamente ou pelo menos substancialmente ao mesmo tempo.
  9. 9. Processo de detecção de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que os primeiros sinais e os segundos sinais são enviados alternadamente.
  10. 10. Processo de detecção de acordo com uma das reivindicações 7 a 9, caracterizado pelo fato de que os primeiros sinais emitidos são gerados por meio de um primeiro conversor ultrassônico.
  11. 11. Processo de detecção de acordo com uma das reivindicações 7 a 10, caracterizado pelo fato de que os segundos sinais emitidos são gerados por meio de um segundo conversor ultrassônico ou por meio de um sensor de radar.
  12. 12. Processo de detecção de acordo com uma das reivindicações 7 a 11, caracterizado pelo fato de que nos sinais de reflexão é determinado um flanco de subida por meio de um valor limite de subida.
  13. 13. Processo de detecção de acordo com uma das reivindicações 7 a 12, caracterizado pelo fato de que nos sinais de reflexão é determinado um valor de altura por meio de um valor limite de altura.
  14. 14. Processo de detecção de acordo com uma das reivindi
    Petição 870190074247, de 02/08/2019, pág. 43/46
    4/4 cações 7 a 13, caracterizado pelo fato de que um valor de altura é determinado após ultrapassagem de um valor limite de subida e de um valor limite de altura.
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